Что такое частота?
Частота переменного тока (ac) — это количество синусоидальных колебаний переменного тока в секунду. Частота — это количество изменений направления тока за секунду. Для измерения частоты используется международная единица герц (Гц). 1 герц равен 1 колебанию в секунду.
- Герц (Гц) = 1 герц равен 1 колебанию в секунду.
- Колебание = Одна полная волна переменного тока или напряжения.
- Полупериод = Половина колебания.
- Период = Время, необходимое для выполнения одного полного колебания.
Частота отражает повторяемость процессов. С точки зрения электрического тока частота — это количество повторений синусоиды или, другими словами, полного колебания, которое включает положительную и отрицательную составляющие.
Чем больше колебаний происходит в секунду, тем выше частота.
Пример. Если известно, что частота переменного тока равна 5 Гц (см. схему ниже), это означает, что его форма сигнала повторяется 5 раз за 1 секунду.
Частота обычно используется для описания работы электрооборудования. Ниже приведены некоторые наиболее распространенные диапазоны частот:
- Частота линии питания (обычно 50 Гц или 60 Гц).
- Частотно-регулируемые приводы: обычно используют несущую частоту 1–20 кГц.
- Звуковой диапазон частот: от 15 Гц до 20 кГц (диапазон человеческого слуха).
- Радиочастота: от 30 до 300 кГц.
- Низкая частота: от 300 кГц до 3 МГц.
- Средняя частота: от 3 до 30 МГц.
- Высокая частота: от 30 до 300 кГц.
Обычно цепи и оборудование предназначены для работы с постоянной или переменной частотой. Оборудование, рассчитанное на работу с постоянной частотой, при изменении частоты начинает работать неправильно. Например, двигатель переменного тока, рассчитанный на работу при 60 Гц, работает медленнее при частоте ниже 60 Гц или быстрее при частоте выше 60 Гц. Для двигателей переменного тока любое изменение частоты приводит к пропорциональному изменению частоты вращения двигателя. Другим примером является снижение частоты вращения двигателя на 5 % при снижении частоты сети на 5 %.
Порядок измерения частоты
Цифровой мультиметр с режимом частотомера может измерять частоту сигналов переменного тока со следующими функциями:
- регистрация МИН/МАКС значений, позволяющая записывать результаты измерений частоты за заданный интервал времени. Эта функция также применима к измерениям напряжения, тока и сопротивления.
- автоматический выбор диапазона, при котором прибор автоматически подбирает диапазон частот при условии, что частота измеряемого напряжения не выходит за пределы этого диапазона.
Параметры электросетей различаются в зависимости от страны. В США работа сети основана на высокостабильном сигнале с частотой 60 Гц, что соответствует 60 колебаниям в секунду.
Бытовые электросети в США получают питание от однофазного источника питания 120 В перем. тока. Напряжение в настенной розетке дома в США совершает синусоидальные колебания в диапазоне от 170 до −170 В, при этом истинное среднеквадратичное значение этого напряжения будет равно 120 вольт. Частота колебаний составляет 60 циклов в секунду.
Единица измерения получила название «герц» в честь немецкого физика Генриха Герца (1857–1894 гг.), который первым осуществил передачу и принятие радиоволн. Радиоволны распространяются с частотой одно колебание в секунду (1 Гц). (аналогично часы тикают с частотой 1 Гц)
Ссылка: Digital Multimeter Principles by Glen A. Mazur, American Technical Publishers.
Статьи на связанные темы:
Период и частота переменного тока
Под этим термином «переменный электрический ток» следовало бы понимать ток, изменяющийся во времени любым образом, соответственно введенному в математику понятию «переменная величина».
Однако в электротехнику термин «переменный электрический ток» вошел в значении электрического тока, вменяющегося по направлению (в противовес электрическому току постоянного направления), а следовательно, и по величине, так как физически нельзя представлять себе изменения электрического тока по направлению без соответствующих изменений по величине.
Движение электронов в проводе сначала в одну сторону, а затем в другую называют одним колебанием переменного тока. За первым колебанием следует второе, затем третье и т. д. При колебаниях тока в проводе вокруг него происходит соответствующее колебание магнитного поля.
Время одного колебания называют периодом и обозначают буквой Т. Период выражают в секундах или в единицах, составляющих доли секунды.
К ним относятся: тысячная доля секунды — миллисекунда (мс), равная 10 -3 с, миллионная доля секунды — микросекунда (мкс), равная 10 -6 с, и миллиардная доля секунды — наносекунда (нс), равная 10 -9 с.
Важной величиной, характеризующей переменный ток, является частота. Она представляет собой число колебаний или число периодов в секунду и обозначается буквой f или F.
Единицей частоты служит герц, названный в честь немецкого ученого Г. Герца и обозначаемый сокращенно буквами Гц (или Hz). Если в одну секунду происходит одно полное колебание, то частота равна одному герцу.
Когда в течение секунды совершается десять колебаний, то частота составляет 10 Гц. Частота и период являются обратными величинами:
При частоте 10 Гц период равен 0,1 с. А если период равен 0,01 с, то частота составляет 100 Гц.
Частота — важнейшая характеристика переменного тока. Электрические машины и аппараты переменного тока могут нормально работать только на той частоте, на которую они рассчитаны.
Параллельная работа электрических генераторов и станций на общую сеть возможна только на одной и той же частоте. Поэтому во всех странах частота переменного тока, производимого электростанциями, стандартизуется законом.
В электрической сети переменного тока частота равна 50 Гц. Ток пятьдесят раз в секунду идет в одну сторону и пятьдесят раз в обратную. Сто раз в секунду он достигает амплитудного значения и сто раз становится равным нулю, т. е. сто раз меняет свое направление при переходе через нулевое значение.
Лампы, включенные в сеть, сто раз в секунду притухают и столько же раз вспыхивают ярче, но глаз этого не замечает, благодаря зрительной инерции, т. е. способности сохранять полученные впечатления около 0,1 с.
При расчетах с переменными токами пользуются также угловой частотой, она равна 2пиf или 6,28f. Ее следует выражать не в герцах, а в радианах в секунду.
При принятой частоте промышленного тока 50 гц максимально возможное число оборотов генератора — 50 об/сек (р = 1). На такое число оборотов строятся турбогенераторы, т. е. генераторы, приводимые паровыми турбинами.
Число оборотов гидротурбин и приводимых ими гидрогенераторов зависит от природных условий (прежде всего от напора) и колеблется в широких пределах, снижаясь иногда до 0,35 — 0,50 об/сек.
Число оборотов оказывает большое влияние на экономические показатели машины — габаритные размеры и вес. Гидрогенераторы с несколькими оборотами в секунду имеют наружный диаметр в 3 — 5 раз больший и вес во много раз больший, чем турбогенераторы той же мощности с n = 50 об/сек.
В современных генераторах переменного тока вращается их магнитная система, а проводники, в которых индуктируется э.д.с, размещаются в неподвижной части машины.
Переменные токи принято разделять по частоте. Токи с частотой меньше 10000 Гц называют токами низкой частоты (токами НЧ).
У этих токов частота соответствует частоте различных звуков человеческого голоса или музыкальных инструментов, и поэтому они иначе называются токами звуковой частоты (за исключением токов с частотой ниже 20 Гц, которые не соответствуют звуковым частотам). В радиотехнике токи НЧ имеют большое применение, особенно в радиотелефонной передаче.
Однако главную роль в радиосвязи выполняют переменные токи с частотой более 10000 Гц, называемые токами высокой частоты, или радиочастоты (токи ВЧ).
Для измерения частоты этих токов применяют единицы: килогерц (кГц), равный тысяче герц, мегагерц (МГц), равный миллиону герц, и гигагерц (ГГц), равный миллиарду герц. Иначе килогерц, мегагерц и гигагерц обозначают kHz, MHz, GHz. Токи частотой в сотни мегагерц и выше называют токами сверхвысокой или ультравысокой частоты (СВЧ и УВЧ).
Радиостанции работают с помощью переменных токов ВЧ, имеющих частоту от сотен килогерц и выше. В современной радиотехнике для специальных целей применяются токи с частотой в миллиарды герц и имеются приборы, позволяющие точно измерять такие сверхвысокие частоты.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Частота электрического тока – определение, физический смысл
Переменный ток имеет ряд важных характеристик, влияющих на его физические свойства. Одним из таких параметров является частота переменного тока. Если говорить с точки зрения физики, то частота – это некая величина, обратная периоду колебания тока. Если проще – то это количество полных циклов изменения ЭДС, произошедших за одну секунду.
Известно, что переменный ток заставляет электроны двигаться в проводнике сначала в одну сторону, потом – в обратную. Полный путь «туда-обратно» они совершают за некий промежуток времени, называемый периодом переменного тока. частота же является количеством таких колебаний за 1 секунду.
Васильев Дмитрий Петрович
Профессор электротехники СПбГПУ
Задать вопрос
В качестве единицы измерения частоты во всем мире принят 1 Гц (в честь немецкого ученого Г.Герца), который соответствует 1 периоду колебания за 1 секунду.
В республиках бывшего СССР стандартной считается частота тока в 50 Гц.
Это значит, что синусоида тока движется в течение 1 секунды 50 раз в одном направлении, и 50 – в обратном, 100 раз проходя чрез нулевое значение. Получается, что обычная лама накаливания, включенная в сеть с такой частотой, будет затухать и вспыхивать примерно 100 раз за секунду, однако мы этого не замечаем в силу особенностей своего зрения.
Для измерения частоты переменного тока применяют приборы, называемые частотомерами. Частотомеры используют несколько основных способов измерения, а именно:
Методы измерения частоты электрического тока
Метод дискретного счета;
Метод перезаряда конденсатора;
Резонансный метод измерения частот.
Метод сравнения частот; в качестве:
Метод дискретного счета основывается на подсчете импульсов необходимой частоты за конкретный промежуток времени. Его наиболее часто используют цифровые частотомеры, и именно благодаря этому простому методу можно получить довольно точные данные.
Более подробно о частоте переменного тока Вы можете узнать из видео:
Метод перезаряда конденсатора тоже не несет в себе сложных вычислений. В этом случае среднее значение силы тока перезаряда пропорционально соотносится с частотой, и измеряется при помощи магнитоэлектрического амперметра. Шкала прибора, в таком случае, градуируется в Герцах.
Погрешность подобных частотомеров находится в пределах 2%, и поэтому такие измерения вполне пригодны для бытового использования.
Резонансный способ измерения базируется на электрическом резонансе, возникающем в контуре с подстраиваемыми элементами. Частота, которую необходимо измерить, определяется по специальной шкале самого механизма подстройки.
Абрамян Евгений Павлович
Доцент кафедры электротехники СПбГПУ
Задать вопрос
Такой метод дает очень низкую погрешность, однако применяется только для частот больше 50 кГц.
Метод сравнения частот применяется в осциллографах, и основан на смешении эталонной частоты с измеряемой. При этом возникают биения определенной частоты. Когда же частота этих биений достигает нуля, то измеряемая частота становится равной эталонной. Далее, по полученной на экране фигуре с применением формул можно рассчитать искомую частоту электрического тока.
Ещё одно интересное видео о частоте переменного тока:
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Вам также может быть интересно
Электротехника 0
При построении систем радиосвязи важнейшую роль играют энергетические расчеты радиолиний, или, как говорят, анализ
Электротехника 0
С энергетической точки зрения электромагнитная волна может рассматриваться как процесс переноса энергии от источника
Электротехника 0
Так, полностью характеризующий этот процесс, вектор напряженности электрического поля в общем случае описывается тремя
Электротехника 0
Что такое холостой ход (ХХ) трансформатора? Величина потерь силового трансформатора состоит из так называемых
Электротехника 0
Наличие гармонических колебаний в электросети – это результат искажения Наличие гармонических колебаний в электросети – это
Электротехника 0
Что такое напряжение в 1 вольт? Напряжение электрического тока – это величина, характеризующая разность
Электротехника 0
Формулировка «единица силы тока» была впервые употреблена французским математиком и физиком А. Ампером при
Электротехника 0
Первое упоминание об электричестве встречается в опытах древнегреческого философа Фалеса. Именно он первым обнаружил,
Электротехника 0
Свет – один из элементов, использующихся для создания некого своеобразия в любом помещении. Его
Электротехника 0
На электростанциях и подстанциях 35-220 кВ и более для питания электроэнергией вспомогательных приборов, агрегатов
Электротехника 2
Одним из основных параметров периодических и пульсирующих токов выступает частота, определяющая количество периодических колебаний
Электротехника 0
Частота электрического тока выступает одним из параметров качества электроэнергии и основной характеристикой режима энергосистемы.
Электротехника 0
Закон Джоуля – Ленца – закон физики, определяющий количественную меру теплового действия электрического тока.
Электротехника 0
Как образуется электрический ток? Электрический ток появляется в веществе при условии наличия свободных (несвязанных)
Электротехника 0
Под электрическим напряжением понимают работу, совершаемую электрическим полем для перемещения заряда напряженностью в 1
Электротехника 1
Своё название щелочные аккумуляторы получили от вида электролита, необходимого для их работы. Основными разновидностями
Электротехника 0
Электрический частотный фильтр необходим в цепи для пропуска лишь желаемого диапазона частот, сигналов в
Электротехника 1
Определение Амперметр подключается последовательно, с тем участком электроцепи, где предполагается измерять ток. Так как
что такое герц в электричестве
Герц — Обозначается Гц или Hz — единица измерения частоты периодических процессов. 1 Гц означает одно исполнение процесса за одну секунду, 1 Гц= 1/с.
Единица измерения частоты колебаний. В электричестве применяется для указания частоты переменного тока, а также частоты колебаний электрических контуров.
Это единица измерения частоты.
Единица измерения частоты переменного тока.
Движение электронов в одну сторону а потом в другую-это одно колебание и называется переменным током. Когда происходит одно колебание, то происходит второе, третье, четвёртое колебание. При больших колебаниях происходит магнитное поле. Время одного колебания называют буквой Т. Величиной переменного тока является частота. Она представляет собой число колебаний или число периодов в секунду и обозначается буквой f или F. Единицей частоты служит герц. Если в одну секунду происходит одно полное колебание, то частота равна в одну герцу. Если в секунду совершают десять колебаний сначала в одну сторону потом в другую то это 10 герц. 50 герц -это движение электронов переменного тока в секунду сначала 50 раз в одну сторону потом 50 раз в другую сторону. Есть две частоты промышленного тока это 60 герц и 50 герц. В России используют 50 герц, 220 вольт это 50 герц.